在本次访谈之中，MTS首席工程师游绍建(Shawn You)博士讨论了多自由度控制技术以及相应技术在工程结构测试领域内的广阔应用。
问：哪些类型的应用会涉及多自由度控制，为什么？
游博士： 我们做试验的目的是在受控的试验室环境中模拟测试对象的实际工况，考察被测对象的性能。多自由度 (DOF) 控制技术其实应用面很广，通常用于进行大型结构件或者设备零部件的振动测试，例如，利用标准或定制的多自由度振动台开展地震模拟测试、针对地面车辆零部件的多轴仿真振动测试、针对建筑或桥梁足尺部件的加载测试、直升机旋翼的加载测试和铁路转向架振动与疲劳测试等等都会有多自由度控制的难题和挑战。
问：那么，此类测试存在哪些挑战呢？
游博士：这样的加载测试系统会采用多个加载通道协调实现，其中最重要的环节是对全局坐标系下的位移、速度和加速度进行精确的控制，这需要将被测对象的全局运动转化为各个作动缸的加载动作。如果被测对象非常大或者变形量非常大，亦或者通道数比较多，加载速度比较快，则所需要进行空间解耦计算数据量比较庞大，算法也会比较复杂。
问：MTS 如何帮助客户应对这一挑战？
游博士：我们开发了一种称为自由度(DOF)控制的软件工具。利用这个工具，可以自由创建坐标系，将最多六个自由度的空间运动解算成任意数量作动缸的协调动作。其实，这个软件背后的概念非常简单，例如，我们考虑一个简单的二自由度加载运动。两个作动缸会沿着各自的弧线路径来运动，而软件可以通过两个弧线运动的相互关系，将平面运动解算成横向/垂向的两个同步运动，并且实现实时的协调运动加载，再多的自由度或者更多的作动缸通道原理相通。该软件工具还能够在混合模式下工作，例如在垂向运动通道控制载荷，而同时在水平向运动通道控制位移。
问：客户在使用自由度控制软件时可以实现哪些优势？
游博士：最大的优势是通过多个作动缸的精确协调加载来获取更高的加载精度和更加准确的结果。对于结构测试工程师，自由度控制软件使用起来非常简单，能够帮助用户处理非常复杂的问题，例如自由度控制的过约束问题。
问：可否给我们解释一下，自由度控制软件如何处理过约束现象？
游博士：由于我们的被测对象非常复杂，或者非常庞大，可能根据我们的加载测试任务书要求我们需要使用多达30个通道来实现协调加载。如果测试系统所使用的作动缸数量超过了所需要控制的自由度数量，则系统就构成了“过约束”，通道与通道之间会存在比较严重的干扰。我们的软件工具可以自动平衡这种作动缸的冗余运动，让所有加载测试作动缸顺滑协调的工作而不是互相对抗。历史上，我们用这种技术处理过交叉耦合，如果还采用以前的方式来处理过约束系统或进行交叉耦合补偿，需要的工作会更多。
问：除了使用自由度控制软件，还有什么替代方法？
游博士：如果没有自由度控制软件，测试工程师需要为每个坐标变换开发具体的算法，如果测试对象的变形量比较小，这还好，如果变形量或者运动量比较大，那可能就很麻烦。以前，我们的团队协助客户开发过类似的算法软件，消耗了大量的时间和经历，但是如果没有实现精确协调控制每个作动缸的动作，就不能运行我们所需要的试验任务。如果使用现成的自由度控制软件，这一过程就非常简单，测试团队从预先开发好的几种空间坐标变换模式中选择一种最合适的方式就可以了。
问：自由度控制软件的起源是什么？
游博士：自由度控制软件其实源自于车辆零部件的多自由度仿真振动测试，我们使用若干电液伺服作动缸来协调工作实现全局坐标系下的振动。MTS最初开发了一套算法来实现振动台的控制，后来我们意识到这个算法也可以应用于其他不同的测试应用，所以，就将这一工具作为一个单独的模块来销售了。
问：自由度控制软件的每个实例是否都与特定的自定义试验系统绑定？
游博士：一般来说，是的。自由度控制软件工具对应的都是定制的测试系统。但是，我们的软件具有足够的灵活性，自由度空间解耦算法也很容易定制和修改。例如，在土木结构加载测试应用中，可能需要增加更多的作动缸来适应体积比较大的样件，或者在不同的方向进行加载，这时，我们的团队可以帮助用户来调整模板，将客户的定制试验需求与软件组合起来。我们已经将自由度控制软件工具应用于上百套测试系统之中，服务于不同的行业，我们已经拥有了数十年的应用经验，这一点，我相信只有MTS可以做到。
